Compensation of the influence of the pressure of the working medium in sealing joints with thin-walled elements

Authors

  • Yurii I. Belogolov Irkutsk State Transport University

Keywords:

pipeline fittings, sealing joints, valve, unloading, counterbalancing, thin-walled shell, resilient edge, sealing load, metal-to-metal joints

Abstract

One of the ways to improve sealing joints, particularly valves operating at high pressures, temperatures, various aggressiveness and in conditions of operational changes (for example, pressure pulsation) of the working environment, can be to partially or completely unload (counterbalance) them. The unloading of the sealing joint is usually understood as the compensation of the influence of the pressure of the working medium on the valve gate elements in order to ensure a constant sealing pressure in the sealing joint. The unloading of the sealing joint is achieved due to a certain design of the valve gate, which is influenced upon by the pressure of the sealed medium, as a result of which the effect of self-sealing of the joint can be achieved (with partial unloading). Beyond that, using metal elements as a spool and seat guide in the valve gate allows us to achieve certain advantages and get rid of the disadvantages inherent in joints with polymer seals. At the same time, using a seat guide with reduced rigidity (a thin-walled shell) as a seal makes it possible to reduce the sealing force, mass-dimensional parameters, to provide the constancy of the sealing force around the seal perimeter (to avoid the problem of choosing the deflection of the seat guide shape). The proposed diagram of the unloaded valve differs from the existing ones primarily by the absence of a rigid connection between the stem and the spool of the valve. This will allow minimizing the transfer of the influence of the working medium pressure from the stem to the valve spool, which in turn will make the seat guide even more thin-walled. Among other things, a decrease in the reduced stiffness of the seat guide also makes it possible to reduce the sealing load in the contact zone of the spool and seat guide, but these issues are beyond the scope of this article and have not been considered.

References

Гошко А.И. Арматура трубопроводная целевого назначения. Кн. 1: Выбор. Эксплуатация. Ремонт. М. : Машино-строение, 2003. 427 с.

Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Л. : Машиностроение, 1981. 386 с.

Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. М. : Маши-ностроение, 1983. 152 с.

Уплотнения и уплотнительная техника : справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. М. : Ма-шиностроение, 1986. 464 с.

Котелевский Ю.М. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа. М. : Недра, 1986. 496 с.

Долотов А.М. Разработка методов расчета и проектирование уплотнений с оболочечным элементом для лета-тельных аппаратов : дис. … д-ра тех. наук. М., 1994. 280 с.

Долотов А.М. Огар П.М. , Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов : учеб. пособие. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с.

Долотов А.М., Ермашонок С.М., Федяев А.А. Управление жесткостью тонкостенного седла клапана // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 1 (1). С. 12–13.

Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Определение перемещений в оболоченчно-пластинчатом седле клапана // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2 (18). С. 22–28.

Долотов А.М. Белоголов Ю.И. Пути совершенствования клапанных уплотнительных соединений с оболочечными седлами // Енерго та ресурсозберiгаючi технологiї при експлуатацiї машин та устаткування : матерiали 4-ої мiжвузiвської науково-технiчної конференцiї викладачiв, молодих вчених та студентів. Донецьк, 2012. С. 87–88.

Герасимов С.В., Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Математическая модель динамического нагружения двухседель-ного клапана // Тр. Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки. Братск : Изд-во БрГУ, 2012. С. 126–129.

Расчет седла уплотнительного соединения, нагруженного затвором и давлением герметизируемой среды / С.В. Герасимов, А.М. Долотов, Ю.И. Белоголов и др. // Механики XXI веку : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Братск, 2012. № 11. С. 106–111.

ГОСТ Р 52720–2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения. Введ. 2007–04–11. – М. : Стандартин-форм, 2007. 16 с.

Белоголов Ю.И. Компенсация усилий, действующих на затвор со стороны герметизируемой среды // Проблемы транспорта Восточной Сибири : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Иркутск, 2012. С. 124–128.

Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Обзор способов разгрузки золотника клапана от давления герметизируемой среды // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 30–36.

А.с. 481744 СССР. Запорное устройство / В.А. Горлин, Е.Н. Коротков. № 1877488/25-8 ; заявл. 06.02.73 ; опубл. 25.08.75, Бюл. № 31. 2 с.

Пат. 2298127 Рос. Федерация. Клапан / Евсиков В.Е. ; заявитель и патентообладатель ОАО НПЦ «Анод». № 2005128192/06 ; заявл. 12.09.05 ; опубл. 27.04.07. 8 с.

Долотов A.M. Зацарный В.А. К обоснованию выбора оптимального технологического процесса изготовления упругого седла клапана // Вестник Львов. политехн. ин-та № 179. Львов : Вища школа,1983. С. 21–24.

Долотов A.M., Зацарный В.А. Расчет жесткости упругих затворов // Вестник Львов. политехн. ин-та № 180. Львов : Вища школа, 1983.

Шпаков О.Н. Азбука трубопроводной арматуры : справ. пособие. СПб. : Питер, 2003. 218 с.

Results of the complex studies of microstructural, physical and mechanical properties of engineering materials using in-novative methods / V.I. Shastin, S.K. Kargapoltcev, V.E. Gozbenko et al. // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. № 12 (24). P. 15269–15272.

Долотов А.М., Гозбенко В.Е., Белоголов Ю.И. Уплотнительные соединения с использованием тонкостенных элементов. Деп. рукопись 22.11.2011, № 508-В2011.

Published

2021-07-25

How to Cite

Белоголов, Ю. И. (2021). Compensation of the influence of the pressure of the working medium in sealing joints with thin-walled elements. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (2(70), 51-60. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/159

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering

Most read articles by the same author(s)